智能断路器远程控制技术在电力营销系统中的优化应用

魏军彦

（汉江集团水电公司，湖北 丹江口 442700）

现场智能终端的远程控制技术是实现稳定电力费控的关键环节，本文主要论述在普通费控技术的基础上，在用户侧安装创新型智能外置断路器，并将优化断路器远程控制技术与水电公司费控系统后台主站融合，以提高费控设备操作的成功率和可靠性，打通水电公司“智能化全费控”目标的最后一公里。

1 实施背景

1.1 现状及存在问题

现场智能终端的安装中，按照DL/T 448—2016《电能计量装置技术管理规程》要求，负荷电流大于50 A的用户，须使用经电流互感器接入式电能计量装置，即一次主电源由塑壳断路器接入用户回路，电能计量装置为独立二次回路。这种常规使用普通塑壳断路器的安装方式广泛应用于商业用户，受断路器操作机构的限制，对用户的停送电只能采用手动操作，传统塑壳断路器与智能费控系统的交互运行中存在一些问题。

设备安全运行系数低，电费回收控制风险大。商业用户使用普通的外置低压塑壳断路器做为供电主电源。这种带倍率的计量回路在费控系统中仅能实现电能量费的采集、计算，远程跳合闸操作须人工手动投退断路器，操作中存在人身弧光伤害的危险；在保护性能上，仅有长延时及瞬时两种保护方式，对线路的波动、短路、过载无法起到有效全面地保护作用。

无法有效实现远程费控，电费回收控制风险大。商业用户的计量回路为经电流互感器接入式，在费控系统中仅能完成电能量费的远程采集、计算，用户主电源开关的跳合操作须根据系统提示后，工作人员到现场手动投退，导致费控响应滞后，无法远程实时操作用户断路器，出现电费回收控制风险。

2 实施目标及过程

在普通费控流程的基础上，针对经电流互感器接入式电能计量装置的回路研究费控断路器远程控制技术，制定新的远程费控流程，提高营销费控系统的可靠性，实现辖区所有低压用户“全费控”目标，确保电力系统智能管理、智能服务的安全稳定运行。

2.1 电能表外置断路器远程控制技术设计思路

电能表外置断路器是配合智能电能表实现智能费控功能的关键器件，拟选择智能电能表+费控输出接点+智能型外置断路器的安装方式，即用电采集系统向电能表发送跳闸命令，并根据表内继电器输出端电压判断继电器跳合闸状态，通过智能电能表控制信号的检测进行自动控制接通或断开负载，并将跳闸控制结果反馈给费控系统，实现带倍率商业用户远程费控功能，如图1所示。

图1 外置断路器远程控制拓扑图

2.2 外置断路器远程控制技术实施过程及方案

拟使用的智能型外置断路器与费控系统中跳合闸输出接点的智能电能表远程配合使用，同时向主站反馈合闸、分闸、故障状态信号。

2.2.1 外置断路器远程控制实施方案

智能电能表+外置断路器远控方案现场接线如图2所示。

图2 智能电能表+外置断路器远控方案现场接线图

2.2.2 电能表外置断路器远程脱扣原理

现场智能设备的远程控制技术是实现稳定费控的关键环节，电能表外置断路器是配合智能电能表实现智能费控功能的关键器件。

费控用外置低压断路器通过欠压脱扣器与分励脱扣器以及通电形成的闭合电磁铁实现远程脱扣，即远程全自动控制分合闸。当发生电费欠费时，费控系统主站下发跳闸指令到智能电能表，接受主站经采集器下发的远程合闸指令后，电能表跳闸接点动作，控制端子输出低电平，断路器线圈通电产生磁场，作用于衔铁与牵引杆，卡扣和锁扣分离，动触头在弹簧力的作用下与静触头分离外置低压断路器脱扣分闸。

2.2.3 后台远程费控停电控制流程优化设计

后台远程费控停电控制流程优化设计图，如图3所示。

图3 后台远程费控停电控制流程优化设计图

主站端：在外接电流互感器的计量回路中，当费控系统后台判断该计费用户因欠费，须执行跳闸操作时，费控流程启动远程跳闸程序，主站对电能表进行身份认证，验证双方身份；身份验证通过后，主站发送跳闸命令至电能表，主站根据命令下达情况和事件上报情况综合判断跳闸执行是否成功。依据DLT 645—2007《多功能电能表通讯协议》，判断命令下达情况:通过“电能表运行状态字3”中的“bit6 位”继电器命令状态判断。“bit6 位”为1：跳闸命令下发成功，“bit6 位”为0：跳闸命令下发失败。失败则重新下发。

现场电能表端：现场智能电能表执行跳闸，内置跳闸继电器动作，此时三相电能表仅保留检测功率计量功能，继电器输出跳闸信号，此时利用“电能表的运行状态字3”的“bit3 位”继电器的状态（0通、1断）判断，若状态字为1，则继电器为跳闸状态，电能表的跳闸灯常亮，屏幕显示“拉闸”字符。

外置断路器端：电能表继电器动作的同时跳闸接点输出状态闭合，启动外置断路器跳闸回路，实现断路器自动跳闸。外置断路器带有信号线，一端与断路器本体相连，连于断路器内部线路板；一端连接智能电能表专用跳闸接点输出信号接点。当费控跳闸流程执行完毕后，费控制模块跳闸输出接点输出不低于220 V 的脱扣控制信号，通过信号线传递给外置断路器，断路器检测信号来源，分析信号正常与否，而后内部分励脱扣器动作，断路器延时脱扣，而后断电。同时在断路器液晶屏显示“欠费跳闸”代码。

2.2.4 远程费控复电控制流程

远程费控复电控制流程图如图4所示。

图4 远程费控复电控制流程图

主站及电能表端：用电信息采集系统根据预置的合闸方式进行合闸操作，并根据反馈电压和功率的双条件判别法准确判断继电器跳合闸状态，反馈执行结果。主站发送直接合闸命令至电能表，执行合闸命令，输出合闸控制信号控制继电器合闸。

主站根据电能表返回的“电能表运行状态字3”中“bit6”位判断合闸命令是否命令准确下达采集系统主站开始捕捉继电器合闸动作，首先主站等待电能表主动上报继电器合闸成功事什，如收到继电器合闸成功事什，说明合闸成功，如在指定时间（如15 min）内未收到电能表主动上报的继电器合闸成功事件，则主动读取电能表运行状态字来判断继电器的合闸状态。

外置断路器端：当费控合闸流程执行完毕后，电能表跳闸控制常闭接点打开，断路器控制回路电源断开，断路器检测信号来源，分析信号正常与否，确认无输出电压后，跳闸回路逻辑闭锁，断路器合闸回路启动，执行合闸操作。

3 项目应用效果分析

3.1 智慧设备的运用，有效避免短路电流对设备的冲击，将“全费控”用户覆盖面有效延伸

安装于电能表外部的断路器独立运行，电能表通过控制端子控制外置断路器开/合，不再受制于电能表的尺寸限制，外置断路器具有良好的高分断性能，开断能力强，断开短路电流的能力越高，如果发生的短路电流超过它的允许会快速动作，不会烧毁断路器，为三相电力用电设备提供了安全可靠的运行条件。

外置断路器远程控制技术的优化应用，既保证了费控系统的远程预警、跳闸功能，最大限度地保障电费的回收工作，同时稳定可靠的远控自动复电功能，又最大限度地减少停电对用户生产生活造成的影响。

3.2 配电网安全运行可靠性加强，为设备和人身提供完善的保护屏障

先进的远控技术的运用，有效隔离人员近距离操作断路器的风险，对人身触电及短路弧光的伤害提供间接接触保护，同时智能型电能表外置断路器具有对线路或用设备的过电流、短路、欠电压、过电压、缺相等进行保护以及三相不平衡剩余电流保护功能外，还具有自动重合闸、通信等功能。

3.3 先进智操控技术的运用，有效提高断路器远程遥控动作的成功率

外置断路器远程控制与费控系统融合的推广应用，将远程费控技术通过互联网模式，动态实时完成断路器的状态监测、数据通信、远程控制等，极大地缩短三相电力商业用户复电的时间，一般人工现场复电时间大概需要45 min左右，成功优化远控技术后，带倍率用户缴费后的复电时间一般1 min即可完成。可节省0.75 h 的复电时间，按目前带倍率用户月均用电量206.6 万kWh/月计算，年增加供电量约为70 万kWh/年。可实现断路器的智能化和信息化，打造能源互联网生态系统。